JP5469228B1 - Switch element driving device - Google Patents
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Abstract
【課題】直列接続された第1及び第2のスイッチ素子を同期整流制御するのに、温度環境が上昇しても、第1のスイッチ素子のON区間に対し、第2のスイッチ素子のON区間が重ならないようにしてアーム短絡を防止するスイッチ素子駆動装置を得る。
【解決手段】第1のスイッチ素子2と第2のスイッチ素子4を同時にONしないように制御する制御信号を受け、第1のスイッチ素子2に対してONとOFFの駆動信号を出力する第1のスイッチ素子駆動手段3aと、前記制御信号を受け、第2のスイッチ素子4に対してONとOFFの駆動信号を出力する第2のスイッチ素子駆動手段5aを備え、第1のスイッチ素子駆動手段3aは、第2のスイッチ素子4のOFFに対し、第1のスイッチ素子2のONの遅延を環境温度の上昇と共に増加させる駆動信号を出力する。
【選択図】図1In order to perform synchronous rectification control of first and second switch elements connected in series, even if the temperature environment rises, the ON section of the second switch element is compared to the ON section of the first switch element. A switch element driving device that prevents an arm short circuit by preventing the two elements from overlapping each other is obtained.
A control signal for controlling a first switch element 2 and a second switch element 4 so as not to be simultaneously turned on is received, and a first and a second drive signal is output to the first switch element 2. Switch element drive means 3a, and second switch element drive means 5a for receiving the control signal and outputting ON and OFF drive signals to the second switch element 4, and the first switch element drive means 3a outputs a drive signal for increasing the ON delay of the first switch element 2 as the environmental temperature rises with respect to the OFF of the second switch element 4.
[Selection] Figure 1
Description
この発明は、制御信号を受けてスイッチ素子を駆動するスイッチ素子駆動装置に係り、特に、直列接続された第1及び第2のスイッチ素子を備えたスイッチング装置の前記第1及び第2のスイッチ素子を同期整流制御するスイッチ素子駆動装置に関するものである。 The present invention relates to a switch element driving device that receives a control signal to drive a switch element, and in particular, the first and second switch elements of a switching device including first and second switch elements connected in series. The present invention relates to a switch element driving device that performs synchronous rectification control on the switch.
モータを制御するインバータなどは、スイッチング装置を制御することで、モータの各コイルへ流す電流供給経路を切り替え、モータの駆動制御を行っている。また、変圧機などは、スイッチング装置を制御することで、電源からリアクトル(コイル)への電流供給量を調整し、電源で発生する電圧を任意の電圧に変圧して出力する。 The inverter that controls the motor controls the switching device, thereby switching the current supply path that flows to each coil of the motor and performing drive control of the motor. Moreover, a transformer etc. controls the switching apparatus, adjusts the electric current supply amount from a power supply to a reactor (coil), transforms the voltage which generate | occur | produces with a power supply into arbitrary voltages, and outputs it.
スイッチング装置は、第1のスイッチ素子と第2のスイッチ素子が直列に接続され、第1のスイッチ素子と第2のスイッチ素子の接続点を出力部としてリアクトルに接続し、電流供給を行う。前記スイッチング装置の第1及び第2のスイッチ素子を駆動させるため、スイッチ素子駆動装置が必要となる。 In the switching device, a first switch element and a second switch element are connected in series, and a connection point between the first switch element and the second switch element is connected to a reactor as an output unit to supply current. In order to drive the first and second switch elements of the switching device, a switch element driving device is required.
この種のスイッチ素子駆動装置として、第1のスイッチ素子と第2のスイッチ素子の同期整流制御を行うスイッチ素子駆動装置がある。同期整流制御は、第1のスイッチ素子がONのとき、第2のスイッチ素子をOFFにし、第1のスイッチ素子がOFFのとき、第2のスイッチ素子をONにする制御方法である。このとき、第1のスイッチ素子の通電区間(以下、ON区間という。)に対し、第2のスイッチ素子のON区間の重なり、所謂、アーム短絡がないように、第1のスイッチ素子のON区間に対し、第2のスイッチ素子のON区間が重ならないように遅延(デッドタイム)を与える発明が提案されている。 As this type of switch element driving apparatus, there is a switch element driving apparatus that performs synchronous rectification control of a first switch element and a second switch element. The synchronous rectification control is a control method in which the second switch element is turned OFF when the first switch element is ON, and the second switch element is turned ON when the first switch element is OFF. At this time, the ON section of the first switch element is not overlapped with the ON section of the second switch element with respect to the energization section of the first switch element (hereinafter referred to as the ON section). On the other hand, an invention has been proposed in which a delay (dead time) is provided so that the ON sections of the second switch elements do not overlap.
例えば特開2002−335679号公報(特許文献1)には、共通の制御信号を2つに分配し、そのうちの一方を反転させる回路と、制御信号の立上りまたは立下りを遅延させる遅延回路から構成され、第1のスイッチ素子と第2のスイッチ素子を同期整流制御するスイッチ素子駆動装置が示されている。このスイッチ素子駆動装置においては、制御信号の立上りまたは立下りを遅延させることでデッドタイムを与え、アーム短絡を防いでいる。 For example, Japanese Patent Laid-Open No. 2002-335679 (Patent Document 1) includes a circuit that distributes a common control signal to two , inverts one of them, and a delay circuit that delays the rising or falling of the control signal. In addition, a switch element driving device that performs synchronous rectification control of the first switch element and the second switch element is shown. In this switch element driving device, the dead time is given by delaying the rise or fall of the control signal, and the arm short circuit is prevented.
また、特開2009−290812号公報(特許文献2)には、第1のスイッチ素子と第2のスイッチ素子の出力信号のエッジを検出する回路と、検出したエッジの電圧を調整する回路と、調整後のエッジを比較し遅延量を決定する比較回路と、遅延量に応じ制御信号に遅延を付加する回路から構成され、第1のスイッチ素子と第2のスイッチ素子を同期整流制御するスイッチ素子駆動装置が示されている。このスイッチ素子駆動装置においては、検出したエッジに応じて遅延量を与え、アーム短絡を防いでいる。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-290812 (Patent Document 2) includes a circuit that detects edges of output signals of the first switch element and the second switch element, a circuit that adjusts the voltage of the detected edge, A switching element that compares the adjusted edges and determines a delay amount, and a circuit that adds a delay to the control signal in accordance with the delay amount, and that controls synchronous rectification of the first switch element and the second switch element The drive is shown. In this switching element driving device, a delay amount is given according to the detected edge to prevent an arm short circuit.
前記特許文献1に示すスイッチ素子駆動装置においては、遅延をコンデンサで与えた場合、温度変化によってコンデンサ容量が変化し、デッドタイムが確保できず、アーム短絡に至ることがある。
In the switch element driving device shown in
また、前記特許文献2に示すスイッチ素子駆動装置においては、エッジ検出までを任意のデッドタイムの設定とするため、環境温度によっては始動時にデッドタイムが確保できていない状態が発生し、アーム短絡に至ることがある。
Further, in the switching element driving device shown in
また、スイッチ素子を制御するためにスイッチ素子駆動装置へ入力される信号の立上りに対し、前記スイッチ素子駆動装置から出力される信号の立上りタイミングまたは立上りスピードを遅くした場合でも、素子のバラツキや、スイッチ素子を制御する信号とスイッチ素子を駆動させる信号との遅延(出力伝達遅延)は環境温度が高い場合に増加することがあり、これらのためにデッドタイムが確保できず、アーム短絡に至ることがある。 Further, with respect to the rise of the signal input to the switching element driving device for controlling the switching element, even when the slow rising timing or rising speed of a signal output from the switching element driving device, and variation of the element, The delay (output transmission delay) between the signal that controls the switch element and the signal that drives the switch element may increase when the environmental temperature is high, and therefore, the dead time cannot be ensured, leading to an arm short circuit. There is.
デッドタイムは小さいほど効率がよいスイッチング装置となるが、デッドタイムが確保できずアーム短絡に至った場合、スイッチ素子が焼損し、最悪の場合、火災が発生する。また、同期整流は、発電機が発電する電圧を接続される機器に適切な電圧に変圧するDC−DCコンバータやモータを制御するインバータなどに使用されることが多いため、火災に至らない場合でも、電源の供給やモータが停止してしまうという課題がある。 The smaller the dead time is, the more efficient the switching device is. However, when the dead time cannot be ensured and the arm is short-circuited, the switch element burns out, and in the worst case, a fire occurs. In addition, synchronous rectification is often used for DC-DC converters that transform the voltage generated by the generator to a voltage suitable for the connected equipment, inverters that control motors, etc. There is a problem that the power supply or the motor stops.
この発明は、前記のような課題を解決するためになされたもので、温度環境が上昇しても、第1のスイッチ素子のON区間に対し、第2のスイッチ素子のON区間が重ならないようにしてアーム短絡を防止するスイッチ素子駆動装置を得ることを目的とするものである。 The present invention has been made to solve the above-described problems. Even if the temperature environment rises, the ON section of the second switch element does not overlap the ON section of the first switch element. Thus, an object of the present invention is to obtain a switch element driving device that prevents an arm short circuit.
この発明に係るスイッチ素子駆動装置は、直列接続された第1及び第2のスイッチ素子を備えたスイッチング装置の前記第1及び第2のスイッチ素子を同期整流制御するスイッチ素子駆動装置において、
前記第1のスイッチ素子の制御信号が入力される第1の制御信号入力端子と、前記第2のスイッチ素子の制御信号が入力される第2の制御信号入力端子と、前記第1の制御信号入力端子から前記制御信号を受け、前記第1のスイッチ素子に対してONとOFFの駆動信号を出力する第1のスイッチ素子駆動手段と、前記第2の制御信号入力端子から前記制御信号を受け、前記第2のスイッチ素子に対してONとOFFの駆動信号を出力する第2のスイッチ素子駆動手段と、を備え、
前記第1及び第2の制御信号入力端子に入力される制御信号は、前記第1のスイッチ素子と前記第2のスイッチ素子を同時にONしないように制御する制御信号であり、前記第1のスイッチ素子駆動手段は、前記第2のスイッチ素子のOFFのスピードに対し、前記第1のスイッチ素子のONのスピードを環境温度の上昇と共に遅延させる駆動信号を出力するものである。
The switch element drive device according to the present invention is a switch element drive device that performs synchronous rectification control of the first and second switch elements of a switching device including first and second switch elements connected in series.
A first control signal input terminal to which a control signal of the first switch element is input; a second control signal input terminal to which a control signal of the second switch element is input; and the first control signal. First switch element driving means for receiving the control signal from an input terminal and outputting ON and OFF drive signals to the first switch element; and receiving the control signal from the second control signal input terminal. A second switch element driving means for outputting ON and OFF drive signals to the second switch element,
The control signal input to the first and second control signal input terminals is a control signal for controlling the first switch element and the second switch element so as not to be simultaneously turned on, and the first switch The element driving means outputs a drive signal that delays the ON speed of the first switch element with an increase in environmental temperature with respect to the OFF speed of the second switch element.
この発明に係るスイッチ素子駆動装置によれば、環境温度が上昇してもアーム短絡を防止するスイッチ素子駆動装置を得ることができる。 According to the switch element driving device of the present invention, it is possible to obtain a switch element driving device that prevents an arm short circuit even when the environmental temperature rises.
また、この発明に係るスイッチ素子駆動装置によれば、制御側で設定されるスイッチ素子制御信号のデッドタイムを固定することができるため、計算能力の低い制御装置を用いることができ、安価にスイッチング装置を制御することが可能である。さらに、環境温度が低い場合、デッドタイムを無くすことができるため、効率のよいスイッチ素子駆動装置が得られる。 In addition, according to the switch element driving device according to the present invention, since the dead time of the switch element control signal set on the control side can be fixed, a control device with low calculation capability can be used, and switching can be performed at low cost. It is possible to control the device. Furthermore, since the dead time can be eliminated when the environmental temperature is low, an efficient switch element driving device can be obtained.
以下、この発明に係るスイッチ素子駆動装置の好適な実施の形態について図面を参照して説明する。なお、各図面中、同一又は相当する部分には同一符号を付している。 Preferred embodiments of a switch element driving apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals.
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1に係るスイッチ素子駆動装置の一例を説明する回路図である。
図1において、スイッチ素子駆動装置1aは、NチャネルMOSFETからなる第1のスイッチ素子2を駆動する第1のスイッチ素子駆動手段3aと、同じくNチャネルMOSFETからなる第2のスイッチ素子4を駆動する第2のスイッチ素子駆動手段5aと、第1のスイッチ素子2のON、OFF制御信号の入力端子である第1の制御信号入力端子(以下、第1の信号入力端子という。)6と、第2のスイッチ素子4のON、OFF制御信号の入力端子である第2の制御信号入力端子(以下、第2の信号入力端子という。)7を備えている。第1のスイッチ素子2と第2のスイッチ素子4は、スイッチング装置8を構成し、スイッチング装置8から出力される信号のエネルギーを蓄えるリアクトル9に接続されている。
1 is a circuit diagram illustrating an example of a switch element driving apparatus according to
In Figure 1, the switching element driving device 1a drives the first switch element drive means 3a for driving the
第1のスイッチ素子駆動手段3aは、第1の信号入力端子6から制御信号を受け、第1のスイッチ素子2にONとOFFの駆動信号を出力する。また、第2のスイッチ素子駆動手段5aは、環境温度が予め設定した温度より高い場合、第2の信号入力端子7から制御信号を受け、この制御信号のONタイミングよりも、出力する信号のONタイミングが温度上昇と共に遅延が大きくなるように、第2のスイッチ素子4にONとOFFの駆動信号を出力する。
The first switch element driving means 3 a receives a control signal from the first
スイッチング装置8は、第1のスイッチ素子2と第2のスイッチ素子4を直列接続する構成となっており、電源10に接続されている。スイッチング装置8は、電源10による電圧の印加とスイッチ素子駆動装置1aから出力される駆動信号により、第1のスイッチ素子2と第2のスイッチ素子4をON、OFFし、第1のスイッチ素子2と第2のスイッチ素子4の接続部11から信号を出力する。そして、この出力信号のエネルギーをリアクトル9に蓄える。
The
次に、第1のスイッチ素子駆動手段3aと第2のスイッチ素子駆動手段5aの詳細について説明する。
まず、第1のスイッチ素子駆動手段3aは、第1の信号入力端子6と第3のスイッチ素子12のゲートとの間に接続される抵抗13と、第3のスイッチ素子12のゲートとソースとの間に接続される抵抗14と、第1のスイッチ素子駆動手段3aの駆動電源15と第3のスイッチ素子12のドレインとの間に接続され、ドレイン・ソース間電流を制限する抵抗16と、第3のスイッチ素子12のドレインと第4のスイッチ素子17aのゲートとの間に接続される抵抗18と、第4のスイッチ素子17aのゲートとソースとの間に接続される抵抗19と、駆動電源15と第4のスイッチ素子17aのドレインとの間に接続され、第4のスイッチ素子17aのドレイン・ソース間電流を制限する抵抗20を備えている。
Next, details of the first switch element driving means 3a and the second switch element driving means 5a will be described.
First, the first switch element driving means 3a includes a
第3のスイッチ素子12及び第4のスイッチ素子17aは、NチャネルMOSFETで構成されている。第3のスイッチ素子12は、抵抗13と抵抗14で駆動され、第1の信号入力端子6から入力される制御信号のONとOFFを反転し、第1のスイッチ素子2の駆動電圧に変換する。また、第4のスイッチ素子17aは、抵抗18と抵抗19で駆動され、第3のスイッチ素子12からのONとOFFが反転した信号を、第1のスイッチ素子2の駆動電圧に変換されるべき信号になるように反転する。
The
更に、第1のスイッチ素子駆動手段3aは、第4のスイッチ素子17aのドレインと第1及び第2のトランジスタ21、22のベースとの間に接続され、第1及び弟2のトランジスタ21、22のベース電流を制限する抵抗23と、第1及び第2のトランジスタ21、22のエミッタと第1のスイッチ素子2のゲートとの間に接続され、第1のスイッチ素子2の電流量を制限し、スイッチスピードを調整する抵抗24を備えている。
Further, the first switch element driving means 3a is connected between the drain of the
第1のトランジスタ21はNチャネルバイポーラトランジスタで構成され、第2のトランジスタ22はPチャネルバイポーラトランジスタで構成されている。第1のトランジスタ21は、駆動電源15にコレクタが接続され、エミッタが第2のトランジスタ22のエミッタに接続されている。そして、第1のトランジスタ21は、第4のスイッチ素子17aによって入力される第1のスイッチ素子2の駆動信号がONのときに充電を行うように駆動される。また、第2のトランジスタ22は、第4のスイッチ素子17aのソースと電源10のグランドG1とにコレクタが接続され、第4のスイッチ素子17aによって入力される第1のスイッチ素子2の駆動信号がOFFのときに放電を行うように駆動される。
The
次に、第2のスイッチ素子駆動手段5aは、第2の信号入力端子7と第5のスイッチ素子25のゲートとの間に接続される抵抗26と、第5のスイッチ素子25のゲートとソースとの間に接続される抵抗27と、第2のスイッチ素子駆動手段5aの駆動電源28と第5のスイッチ素子25のドレインとの間に接続され、第5のスイッチ素子25のドレイン・ソース間電流を制限する抵抗29と、第5のスイッチ素子25からのONとOFFが反転した信号を、第2のスイッチ素子4の駆動電圧に変換されるべき信号になるように反転する第3のトンランジスタ30と、駆動電源28と第3のトンランジスタ30のコレクタとの間に接続され、第3のトンランジスタ30のコレクタ・エミッタ間電流を制限する抵抗31を備えている。
Next, the second switch element driving means 5a includes a
第3のトンランジスタ30は、Nチャネルバイポーラトランジスタで構成されており、第5のスイッチ素子25は、NチャネルMOSFETで構成されている。第5のスイッチ素子25は、抵抗26と抵抗27で駆動され、第2の信号入力端子7から入力される制御信号のONとOFFを反転し、第2のスイッチ素子4の駆動電圧に変換する。
The
更に、第2のスイッチ素子駆動手段5aは、第3のトンランジスタ30のコレクタと第4及び第5のトランジスタ32、33のベースとの間に接続され、第4及び弟5のトランジスタ32、33のベース電流を制限する抵抗34と、第4及び第5のトランジスタ32、33のエミッタと第2のスイッチ素子4のゲートとの間に接続され、第2のスイッチ素子4の電流量を制限し、スイッチスピードを調整する抵抗35を備えている。
Further, the second switch element driving means 5 a is connected between the collector of the
第4のトランジスタ32はNチャネルバイポーラトランジスタで構成され、第5のトランジスタ33はPチャネルバイポーラトランジスタで構成されている。第4のトランジスタ32は、駆動電源28にコレクタが接続され、エミッタが第5のトランジスタ33のエミッタに接続されており、第3のトンランジスタ30によって入力される第2のスイッチ素子4の駆動信号がONのときに充電を行うように駆動される。また、第5のトランジスタ33は、第3のトンランジスタ30のエミッタと駆動電源28のグランドG2にコレクタが接続され、第3のトンランジスタ30によって入力される第2のスイッチ素子4の駆動信号がOFFのときに放電を行うように駆動される。
The
なお、前記において、第1のスイッチ素子2及び第2のスイッチ素子4は、パッケージサイズの大きい高耐圧のパワーMOSFETで構成され、第3のスイッチ素子12、第4のスイッチ素子17a、及び第5のスイッチ素子25は、パッケージサイズの小さい小信号用MOSFETで構成されている。
In the above description, the
実施の形態1に係るスイッチ素子駆動装置1aは前記のように構成されており、次に、その動作について説明する。
図2は、第2のスイッチ素子駆動手段5aの動作を示すタイミングチャートである。ここで、第2のスイッチ素子駆動手段5aの動作を説明する前に、まずバイポーラトランジスタの特性について説明する。
The switch element driving device 1a according to the first embodiment is configured as described above, and the operation thereof will be described next.
FIG. 2 is a timing chart showing the operation of the second switch element driving means 5a. Here, before describing the operation of the second switch element driving means 5a, the characteristics of the bipolar transistor will be described first.
バイポーラトランジスタは、ベース・エミッタ間に電圧を印加して入力信号をONとすると、コレクタ・エミッタ間に電流が流れて出力電圧(コレクタ・エミッタ間電圧)が0Vとなる。これにより、バイポーラトランジスタは、入力信号のONに対し、反転されたOFFを出力する。一方、ベース・エミッタ間の電圧を0Vとして入力信号をOFFとすると、コレクタ・エミッタ間は電流が遮断されるため、出力電圧(コレクタ・エミッタ間電圧)はトランジスタに印加した電圧となり、入力信号のOFFに対し、反転されたONを出力する。 In the bipolar transistor, when a voltage is applied between the base and the emitter to turn on the input signal, a current flows between the collector and the emitter, and the output voltage (collector-emitter voltage) becomes 0V. As a result, the bipolar transistor outputs an inverted OFF with respect to the ON of the input signal. On the other hand, when the voltage between the base and emitter is set to 0 V and the input signal is turned off, the current between the collector and emitter is cut off, so the output voltage (collector-emitter voltage) becomes the voltage applied to the transistor, and the input signal Inverted ON is output with respect to OFF.
また、バイポーラトランジスタには少数キャリア蓄積効果により蓄積遅延時間が存在し、入力信号の立下りに対し、出力信号の立上りが遅延する現象が発生する。この蓄積遅延時間はMOSFETには存在しないため、MOSFETでは、バイポーラトランジスタの入力信号のONに対する反転されたOFFを出力するのに比べ遅延が非常に小さい。 In addition, the bipolar transistor has an accumulation delay time due to the minority carrier accumulation effect, and a phenomenon occurs in which the rise of the output signal is delayed with respect to the fall of the input signal. Since this accumulation delay time does not exist in the MOSFET, the delay in the MOSFET is very small as compared with outputting inverted OFF with respect to ON of the input signal of the bipolar transistor.
図2に戻り、(a)の信号は、第2の信号入力端子7からの制御信号、及び第5のスイッチ素子25のゲート・ソース間電圧(入力信号:Vgs)を示している。(b)の信号は、第5のスイッチ素子25のドレイン・ソース間電圧(出力信号:Vds)、及び第3のトンランジスタ30のベース・エミッタ間電圧(入力信号:Vbe)を示している。(c)の信号は、第3のトンランジスタ30のコレクタ・エミッタ間電圧(出力信号:Vce)を示している。(d)の信号は、第2のスイッチ素子4のゲート・ソース間電圧(入力信号:Vgs)を示している。
Returning to FIG. 2, the signal (a) indicates the control signal from the second signal input terminal 7 and the gate-source voltage (input signal: Vgs) of the
第5のスイッチ素子25へ入力された信号は、ONとOFFが反転されて出力され、第3のトンランジスタ30へ入力される。第3のトンランジスタ30では、少数キャリア蓄積効果により、入力される信号に対し蓄積遅延時間ts遅れて出力される。従って、第2のスイッチ素子駆動手段5aは、第2の信号入力端子7から入力される制御信号のONに対し、第2のスイッチ素子4の入力電圧は蓄積遅延時間ts遅れてONされる。
The signal input to the
図3は、スイッチ素子駆動装置1a及びスイッチング装置8の動作を示すタイミングチャートである。
図3において、(e)の信号は、第1の信号入力端子6からの制御信号、及び第3のスイッチ素子12のゲート・ソース間電圧(入力信号:Vgs)を示している。(f)の信号は、第2の信号入力端子7からの制御信号、及び第5のスイッチ素子25のゲート・ソース間電圧(入力信号:Vgs)を示している。(g)の信号は、第1のスイッチ素子2のゲート・ソース間電圧(入力信号:Vgs)を示している。(h)の信号は、第2のスイッチ素子4のゲート・ソース間電圧(入力信号:Vgs)を示している。(i)の信号は、第1のスイッチ素子2のドレイン・ソース間電圧(入力信号:Vds)を示している。(j)の信号は、第2のスイッチ素子4のドレイン・ソース間電圧(入力信号:Vds)を示している。
FIG. 3 is a timing chart showing operations of the switch element driving device 1a and the
In FIG. 3, a signal (e) indicates a control signal from the first
前記のように、第1の信号入力端子6からの制御信号は、第2の信号入力端子7からの制御信号に対し、ONとOFFが反転した信号となっている。また、第1の信号入力端子6からの制御信号のOFFと第2の信号入力端子7からの制御信号のONとの間、及び第1の信号入力端子6からの制御信号のONと第2の信号入力端子7からの制御信号のOFFとの間に、第1のスイッチ素子2と第2のスイッチ素子4のアーム短絡を防ぐための制御信号で設定するデッドタイムtdが設けられている。このデッドタイムtdは、常温で第1のスイッチ素子2のゲート・ソース間電圧の下がり始めから閾値以下となる時間tfに対し、第2のスイッチ素子4ゲート・ソース間電圧の上がり始めから、閾値以上となる時間trを用いて、tf+tr<tdとなるように設定されている。
As described above, the control signal from the first
第1のスイッチ素子2は、第3のスイッチ素子12に対しパッケージサイズが大であるため、大きな入力寄生容量があり、第3のスイッチ素子12に比べてスイッチングスピード(ゲート・ソース間電圧のON、OFFスピード)は遅くなる。第2のスイッチ素子4も同様に第5のスイッチ素子25に比べてスイッチングスピード(ゲート・ソース間電圧のON、OFFスピード)は遅くなる。また、第2のスイッチ素子4の入力電圧は、前述のように、第2の信号入力端子7から入力される制御信号のONに対し、蓄積遅延時間ts遅れてONされる。
Since the
第1のスイッチ素子2は、ゲート・ソース間電圧が上昇して閾値を越えると、ドレイン・ソース間が通電し、ドレイン・ソース間電圧は0Vとなる(区間A)。これにより、第1のスイッチ素子2のゲート・ソース間電圧が低下し、閾値を下回るとドレイン・ソース間が遮断され、ドレイン・ソース間電圧は電源10の電圧となる。第2のスイッチ素子4も同様に、ゲート・ソース間電圧が上昇して閾値を越えると、ドレイン・ソース間が通電し、ドレイン・ソース間電圧は0Vとなる(区間C)。これにより、第2のスイッチ素子4のゲート・ソース間電圧が低下し、閾値を下回るとドレイン・ソース間が遮断され、ドレイン・ソース間電圧は電源10の電圧となる。
In the
ただし、第2のスイッチ素子4の出力(ドレイン・ソース間電圧)は、第1のスイッチ素子2のドレイン・ソース間が通電しているとき、電源10よりリアクトル9へ電流が供給されてエネルギーとして蓄積される。蓄積されたエネルギーは、第1のスイッチ素子2のドレイン・ソース間が遮断された瞬間に、リアクトル9の逆起電力により、第2のスイッチ素子4のボディダイオードを経由して流れ、第2のスイッチ素子4のドレイン・ソース間電圧にボディダイオードの順方向電圧分の電圧降下が起きる(区間B:デッドタイム)。この第1のスイッチ素子2のドレイン・ソース間が通電している区間Bがなくなり、区間Aと区間Cが重なるとアーム短絡が発生する。
However, the output (drain-source voltage) of the second switch element 4 is supplied as energy from the
図4は、環境温度に対するトランジスタの蓄積遅延時間を示す図である。ここで、蓄積遅延時間と温度特性について説明する。
図4の横軸は環境温度を示し、縦軸は蓄積遅延時間を示している。図4に示すように、環境温度の上昇によって、蓄積遅延時間が増えることがわかる。
FIG. 4 is a diagram illustrating the accumulation delay time of the transistor with respect to the environmental temperature. Here, the accumulation delay time and the temperature characteristic will be described.
The horizontal axis in FIG. 4 indicates the environmental temperature, and the vertical axis indicates the accumulation delay time. As shown in FIG. 4, it can be seen that the storage delay time increases as the environmental temperature increases.
また、環境温度や素子のばらつきにより、第1のスイッチング素子2のゲート・ソース間電圧が閾値以下となる時間tf、及び第2のスイッチング素子4のゲート・ソース間電圧が閾値以上となる時間trが変化するが、これらの時間変化よりも環境温度上昇による蓄積遅延時間の増加が大きい。従って、環境温度が上昇すると蓄積遅延時間tsが増えることで図3に示す区間Bが増加するため、区間Aと区間Cの重なることが発生せず、環境温度上昇によるアーム短絡を防止することができる。
In addition, due to environmental temperature and element variation, the time tf when the gate-source voltage of the
以上のように、実施の形態1に係るスイッチ素子駆動装置1aは、第1のスイッチ素子2のONとOFFを制御する第1の信号入力端子6と、第2のスイッチ素子4のONとOFFを制御する第2の信号入力端子7と、第1の信号入力端子6からの制御信号を受け、第1のスイッチ素子2に対してONとOFFの駆動信号を出力する第1のスイッチ素子駆動手段3aと、環境温度が予め設定した温度より高い場合、第2の信号入力端子7から制御信号を受け、この制御信号のONタイミングよりも、出力する駆動信号のONタイミングが温度上昇と共に遅延が大きくなるように、第2のスイッチ素子4にONとOFFの駆動信号を出力する第2のスイッチ素子駆動手段5aと、を備えている。
As described above, the switch element driving device 1a according to the first embodiment includes the first
そして、このスイッチ素子駆動装置1aは、スイッチング装置8を駆動する。スイッチング装置8は、第1のスイッチ素子2と第2のスイッチ素子4を備え、第1のスイッチ素子2と第2のスイッチ素子4が直列に接続されている。第1及び第2のスイッチ素子2、4は、スイッチ素子駆動装置1aの出力する駆動信号によって、ON、OFFされ、第1のスイッチ素子2と第2のスイッチ素子4の接続部11から信号を出力する。接続部11から出力される信号のエネルギーはリアクトル9に蓄えられる。
The switch element driving device 1a drives the
このように構成したことにより、環境温度の上昇時も、第1のスイッチ素子2のON区間に対し、第2のスイッチ素子4のON区間が遅延するため、アーム短絡を防止することができる。
With this configuration, even when the environmental temperature rises, the ON section of the second switch element 4 is delayed with respect to the ON section of the
なお、前記実施の形態においては、第1のスイッチ素子駆動手段3aを構成する第4のスイッチ素子17aにNチャネルMOSFETを用いた場合を説明したが、電源10の電圧変動がある場合、NチャネルMOSFETをPチャネルMOSFETに変更してもよい。その具体例を以下に説明する。
Incidentally, in the above embodiment, a case has been described using a N-channel MOSFET in the
図5は、実施の形態1に係るスイッチ素子駆動装置の他の例を説明する回路図である。図5において、符号1bはスイッチ素子駆動装置の他の例を示している。また、符号17bはスイッチ素子駆動装置1bを構成する第4のスイッチ素子を示し、PチャネルMOSFETにより構成されている。
FIG. 5 is a circuit diagram illustrating another example of the switch element driving device according to the first embodiment. In FIG. 5,
第1のスイッチ素子駆動手段3bは、第3のスイッチ素子12のドレインと第4のスイッチ素子17bのゲートとの間に接続される抵抗50と、第4のスイッチ素子17bのゲートとソースとの間に接続される抵抗51と、電源10のグランドG1と第4のスイッチ素子17bのドレインとの間に接続され、第4のスイッチ素子17bのドレイン・ソース間電流を制限する抵抗52を備えている。なお、その他の構成については、図1に示す実施の形態と同様であり、同一符号を付して説明を省略する。
The first switch element driving means 3b includes a
第4のスイッチ素子17bは、駆動電源15に接続され、ゲートが抵抗50と抵抗51で駆動される。そして、第4のスイッチ素子17bは、第3のスイッチ素子12からのONとOFFが反転した信号を、第1のスイッチ素子2の駆動電圧に変換されるべき信号を出力する。
The
以上のように構成されたスイッチ素子駆動装置1bによれば、第4のスイッチ素子17bも蓄積遅延時間の遅れがないため、図1に示す実施の形態と出力信号が同等となり、同じ効果を得ることができる。また、第4のスイッチ素子17bにPチャネルMOSFETを用いることで、次に説明する特徴もある。
According to the switch
スイッチング電源の場合、リアクトル9に逆起電力が発生するモードがあり、その場合、第2のスイッチ素子4のボディダイオードと、接続部11を通る経路で電流が流れる。その結果、電源10のグランドG1には第2のスイッチ素子4のボディダイオードの抵抗分に相当するドロップ電圧が発生する。つまり、リアクトル9に逆起電力が発生し、かつ第2のスイッチ素子4がOFF状態では、電源10のグランドG1の電位は第2のスイッチ素子4のボディダイオードの抵抗分に相当するドロップ電圧だけマイナス電位となる。従って、図1に示すように、第4のスイッチ素子17aにNチャネルMOSFETを用いた場合、第4のスイッチ素子17aから見れば、基準電位がグランドG1であるため、第4のスイッチ素子17aのゲート・ソース間電圧Vgsは正電位となる。このとき、第4のスイッチ素子17aのゲート・ソース間にかかる電圧(第2のスイッチ素子4のボディダイオードの抵抗分に相当するドロップ電圧)が、第4のスイッチ素子17aの閾値を超えている場合、第4のスイッチ素子17aがONすることになる。
In the case of the switching power supply, there is a mode in which a counter electromotive force is generated in the reactor 9. As a result, a drop voltage corresponding to the resistance of the body diode of the second switch element 4 is generated at the ground G1 of the
つまり、第3のスイッチ素子12をONとし、第1のスイッチ素子2をONさせたいにもかかわらず第4のスイッチ素子17aがONしてしまうため、第1のスイッチ素子2がOFFしてしまう。この現象は特に、電源10がリアクトル9の出力電圧と同電位近くになると、即ち、降圧スイッチング電源の場合、第3のスイッチ素子12のON時間が長いとき、換言すると第3のスイッチ素子12のDUTY比が100%に近いときに顕著に発生する。さらに言えば、第2のスイッチ素子4のボディダイオードと、接続部11を通る経路で流れる電流(リアクトル9の出力電流)が大きいほど顕著に発生する。
That is, since the
これに対し、図5に示すように、第4のスイッチ素子17bにPチャネルMOSFETを用いた場合、第4のスイッチ素子17bは、駆動電源15を基準にゲート・ソース間電圧Vgs負電圧を印加した場合に駆動する。リアクトル9に逆起電力が発生したとき、第4のスイッチ素子17bからみてグランドG1の電圧が変動しても、第4のスイッチ素子17bを駆動するための基準電位は駆動電源15となるため、安定して駆動することができる。
On the other hand, as shown in FIG. 5, when a P- channel MOSFET is used for the
実施の形態2.
次に、この発明の実施の形態2に係るスイッチ素子駆動装置について説明する。図6は、実施の形態2に係るスイッチ素子駆動装置の一例を説明する回路図である。図6において、符号1cは実施の形態2に係るスイッチ素子駆動装置を示し、符号3cはスイッチ素子駆動装置1cを構成する第1のスイッチ素子駆動手段を示している。
Next, a switching element driving apparatus according to
第1のスイッチ素子駆動手段3cは、第1の信号入力端子6と第6のトランジスタ60のベースとの間に接続される抵抗61と、第6のトランジスタ60のベースとエミッタとの間に接続される抵抗62と、駆動電源15と第6のトランジスタ60のコレクタとの間に接続され、第6のトランジスタ60のコレクタ・エミッタ間電流を制限する抵抗63と、第6のトランジスタ60のコレクタと第7のトランジスタ64のベースとの間に接続される抵抗65と、第7のトランジスタ64のベースとエミッタとの間に接続される抵抗66と、駆動電源15と第7のトランジスタ64のコレクタとの間に接続され、第7のトランジスタ64のコレクタ・エミッタ間電流を制限する抵抗67を備えている。なお、弟6及び第7のトランジスタ60、64は、Nチャネルバイポーラトランジスで構成されている。第1のスイッチ素子駆動手段3cのその他の構成は実施の形態1と同様であり、同一符号を付して説明を省略する。
The first switch element driving means 3c is connected between the
第6のトランジスタ60は、抵抗61と抵抗62により駆動され、第1の信号入力端子6から入力される制御信号のONとOFFを反転し、第1のスイッチ素子2の駆動電圧に変換する。また、第7のトランジスタ64は、抵抗65と抵抗66により駆動され、第6のトランジスタ60よりONとOFFが反転した第1のスイッチ素子2の駆動電圧に変換された信号のONとOFFに合わせて反転する。
The
また、第2のスイッチ素子駆動手段5bは、第2の信号入力端子7と第8のトランジスタ68のベースとの間に接続される抵抗69と、第8のトランジスタ68のベースとエミッタとの間に接続される抵抗70と、駆動電源28と第8のトランジスタ68のコレクタとの間に接続され、第8のトランジスタ68のコレクタ・エミッタ間電流、及び第3のトランジスタ30のベース電流を制限し、温度上昇によって抵抗値が低下するサーミスタ71を備えている。なお、弟8のトランジスタ68は、Nチャネルバイポーラトランジスで構成されている。第2のスイッチ素子駆動手段5bのその他の構成は実施の形態1と同様であり、同一符号を付して説明を省略する。
The second switch element driving means 5b includes a
第8のトランジスタ68は、抵抗69と抵抗70により駆動され、第2の信号入力端子7から入力される制御信号のONとOFFを反転し、第2のスイッチ素子4の駆動電圧に変換する。
The
ここで、ベース電流に対する蓄積遅延時間の関係を説明する。ベース電流から出力される電荷が少ない場合、少数キャリア蓄積効果が弱くなり蓄積されるキャリアが減るため、蓄積遅延時間が小さくなる。従って、ベース電流が大きいほど、蓄積遅延時間が大きくなる。 Here, the relationship between the accumulation delay time and the base current will be described. When the charge output from the base current is small, the minority carrier accumulation effect is weakened and the number of accumulated carriers is reduced, so that the accumulation delay time is reduced. Therefore, the larger the base current, the longer the accumulation delay time.
前記のように構成された第2のスイッチ素子駆動手段5bにおいて、常温下で抵抗63の抵抗値とサーミスタ71の抵抗値を同じとすることで、第1の信号入力端子6からの制御信号のON及びOFFに対する第1のスイッチ素子2のドレイン・ソース間の通電開始及び遮断するタイミングの遅延と、第2の信号入力端子7からの制御信号のON及びOFFに対する第2のスイッチ素子4のドレイン・ソース間の通電開始及び遮断するタイミングの遅延が同じとなり、相対的な遅延がない状態となる。
In the second switch element driving means 5b configured as described above, the resistance value of the
この状態において、環境温度が上昇した場合を考えると、サーミスタ71の抵抗値は低下するため、第3のトランジスタ30のベース電流が増加する。従って、図3に示すように、環境温度が上昇すると蓄積遅延時間tsが増えることで、区間Bが増加するため、区間Aと区間Cは重なることが発生せず、環境温度の上昇によるアーム短絡を防止することができる。
Considering the case where the environmental temperature rises in this state, the resistance value of the
以上のように、実施の形態2に係るスイッチ素子駆動装置1cは、第1のスイッチ素子2のONとOFFを制御する第1の信号入力端子6と、第2のスイッチ素子4のONとOFFを制御する第2の信号入力端子7と、第1の信号入力端子6のから制御信号を受け、第1のスイッチ素子2のONとOFFの駆動信号を出力する第1のスイッチ素子駆動手段3cと、環境温度が予め設定した温度より高い場合、第2の信号入力端子7のから制御信号を受け、この制御信号のONタイミングよりも、出力する駆動信号のONタイミングが温度上昇と共に遅延が大きくなるように、第2のスイッチ素子4にONとOFFの駆動信号を出力する第2のスイッチ素子駆動手段5bと、を備えている。
As described above, the switch element driving device 1c according to the second embodiment includes the first
そして、このスイッチ素子駆動装置1cはスイッチング装置8を駆動する。スイッチング装置8は、第1のスイッチ素子2と第2のスイッチ素子4を備え、第1のスイッチ素子2と第2のスイッチ素子4が直列に接続されている。第1及び第2のスイッチ素子2、4は、スイッチ素子駆動装置1cの出力する駆動信号によって、ON、OFFされ、第1のスイッチ素子2と第2のスイッチ素子4の接続部11から信号を出力する。接続部11から出力される信号のエネルギーはリアクトル9に蓄えられる。
The switch element driving device 1c drives the
このように構成したことにより、環境温度の上昇時も、第1のスイッチ素子2のON区間に対し、第2のスイッチ素子4のON区間が遅延するため、アーム短絡を防止することができる。
With this configuration, even when the environmental temperature rises, the ON section of the second switch element 4 is delayed with respect to the ON section of the
実施の形態3.
次に、この発明の実施の形態3に係るスイッチ素子駆動装置について説明する。図7は、実施の形態3に係るスイッチ素子駆動装置の一例を説明する回路図である。図7において、符号1dは実施の形態3に係るスイッチ素子駆動装置を示し、符号5cはスイッチ素子駆動装置1dを構成する第2のスイッチ素子駆動手段を示している。
Embodiment 3 FIG.
Next, a switching element driving device according to Embodiment 3 of the present invention will be described. FIG. 7 is a circuit diagram illustrating an example of the switch element driving device according to the third embodiment. In FIG. 7,
第2のスイッチ素子駆動手段5cは、第6のスイッチ素子80と、駆動電源28と第6のスイッチ素子80のドレインとの間に接続され、第6のスイッチ素子80のドレイン・ソース間電流を制限する抵抗81と、第4のトランジスタ32のエミッタと第2のスイッチ素子4のゲートとの間に接続されるサーミスタ82と、第5のトランジスタ33のエミッタと第2のスイッチ素子4のゲート間に接続される抵抗83を備えている。
The second switch element driving means 5c is connected between the
第6のスイッチ素子80は、NチャネルMOSFETで構成され、第5のスイッチ素子25からのONとOFFが反転した信号を、第2のスイッチ素子4の駆動電圧に変換されるべき信号になるように反転する。抵抗83は、第2のスイッチ素子4のゲート電流の放電量を制限し、第2のスイッチ素子4のゲート・ソース間電圧(入力信号:Vgs)の立下りのスイッチスピードを調整する。また、サーミスタ82は、第2のスイッチ素子4のゲート電流の充電量を制限し、温度上昇によってサーミスタ82の抵抗値が抵抗83の抵抗値より大きくなり、第2のスイッチ素子4のゲート・ソース間電圧(入力信号:Vgs)の立上りのスイッチスピードを常温よりも遅くする。なお、スイッチ素子駆動装置1dのその他の構成は実施の形態1と同様であり、同一符号を付して説明を省略する。
Switching
図8は、実施の形態3に係るスイッチ素子駆動装置1d及びスイッチング装置8の動作を示すタイミングチャートである。
図8において、(k)〜(m)、(o)、(p)の信号は、図3で説明した実施の形態1の(e)〜(g)、(i)、(j)と同じ信号であり、(n)の信号は、第2のスイッチ素子4のゲート・ソース間電圧(入力信号:Vgs)を示している。
FIG. 8 is a timing chart showing operations of the switching
In FIG. 8, the signals (k) to (m), (o), and (p) are the same as (e) to (g), (i), and (j) of the first embodiment described in FIG. The signal (n) indicates the gate-source voltage (input signal: Vgs) of the second switch element 4.
ここで、ゲート電流の充電量とスイッチ素子のスイッチングスピードについて説明する。MOSFETは入力寄生容量があり、この入力寄生容量が一定の場合、ゲート電流の充電量が小さければ、スイッチ素子のゲート・ソース間電圧の立上りのスイッチングスピードは遅くなり、ゲート電流の充電量が大きければ、スイッチ素子のゲート・ソース間電圧の立上りのスイッチングスピードは速くなる。 Here, the charge amount of the gate current and the switching speed of the switch element will be described. MOSFETs have input parasitic capacitance. If this input parasitic capacitance is constant, if the charge amount of the gate current is small, the switching speed of the rise of the gate-source voltage of the switch element will be slow, and the charge amount of the gate current will be large. For example, the switching speed at the rise of the gate-source voltage of the switch element is increased.
従って、温度上昇によりサーミスタ82の抵抗値が増加するため、第2のスイッチ素子4のゲート電流の充電量が常温時より小さくなり、第2のスイッチ素子4のゲート・ソース間電圧Vgsの立上りのスイッチスピードが遅くなる。つまり、第2のスイッチ素子4のドレイン・ソース間の通電が開始される閾値電圧にゲート・ソース間電圧Vgsが到達するまでの時間が遅くなる(ドレイン・ソース間の通電開始が遅れる)。
Accordingly, since the resistance value of the
以上から、図8に示す区間Bが増加するため、区間Aと区間Cは重なることが発生せず、環境温度の上昇によるアーム短絡を防止することができる。 From the above, since the section B shown in FIG. 8 increases, the section A and the section C do not overlap each other, and an arm short circuit due to an increase in the environmental temperature can be prevented.
以上のように、実施の形態3に係るスイッチ素子駆動装置1dは、第1のスイッチ素子2のONとOFFを制御する第1の信号入力端子6と、第2のスイッチ素子4のONとOFFを制御する第2の信号入力端子7と、第1の信号入力端子6からの制御信号を受け、第1のスイッチ素子2に対してONとOFFの駆動信号を出力する第1のスイッチ素子駆動手段3aと、環境温度が予め設定した温度より高い場合、第2の信号入力端子7から制御信号を受け、この制御信号のONタイミングよりも、出力する駆動信号のONタイミングが温度上昇と共に遅延が大きくなるように、第2のスイッチ素子4にONとOFFの駆動信号を出力する第2のスイッチ素子駆動手段5cと、を備えている。
As described above, the switch
そして、このスイッチ素子駆動装置1dはスイッチング装置8を駆動する。スイッチング装置8は、第1のスイッチ素子2と第2のスイッチ素子4を備え、第1のスイッチ素子2と第2のスイッチ素子4が直列に接続されている。第1及び第2のスイッチ素子2、4は、スイッチ素子駆動装置1dの出力する駆動信号によって、ON、OFFされ、第1のスイッチ素子2と第2のスイッチ素子4の接続部11から信号を出力する。接続部11から出力される信号のエネルギーはリアクトル9に蓄えられる。
The switch
このように構成したことにより、環境温度の上昇時も、第1のスイッチ素子2のON区間に対し、第2のスイッチ素子4のON区間が遅延するため、アーム短絡を防止することができる。
With this configuration, even when the environmental temperature rises, the ON section of the second switch element 4 is delayed with respect to the ON section of the
なお、前記実施の形態では、第2のスイッチング素子駆動手段5cを構成する第4のトランジスタ32のエミッタと、第2のスイッチ素子4のゲートにサーミスタ82を接続し、第5のトランジスタ33のエミッタと第2のスイッチ素子4のゲートに抵抗83を接続した例について説明したが、第4のトランジスタ32のエミッタと第5のトランジスタ33のエミッタとを接続し、ダイオードと抵抗、及びサーミスタを用いて構成してもよい。その具体例を以下に説明する。
In the above embodiment, the
図9は、実施の形態3に係るスイッチ素子駆動装置の他の例を説明する回路図である。図9において、第4のトランジスタ32のエミッタと第5のトランジスタ33のエミッタは互いに接続されている。ここで、符号1eは実施の形態3に係るスイッチ素子駆動装置の他の例を示している。また、符号90はサーミスタを示し、符号91はダイオードを示し、符号92は抵抗を示している。
FIG. 9 is a circuit diagram illustrating another example of the switch element driving device according to the third embodiment. In FIG. 9, the emitter of the
サーミスタ90は、第4及び第5のトランジスタ32、33のエミッタと、第2のスイッチ素子4のゲートとの間に接続されている。また、ダイオード91と抵抗92は直列に接続され、その直列接続体はサーミスタ90に並列に接続されている。なお、その他の構成については、図7に示す実施の形態と同様であり、同一符号を付して説明を省略する。
The
サーミスタ90は、第2のスイッチ素子4のゲート電流の充電量を制限し、温度上昇によって抵抗値が抵抗92より大きくなり、第2のスイッチ素子4のゲート・ソース間電圧Vgsの立上りのスイッチスピードを常温より遅くする。ダイオード91は、第4及び第5のトランジスタ32、33のエミッタにカソードが接続されると共に、抵抗92にアノードが接続され、第2のスイッチ素子4のゲート電流の放電時のみ通電する。また、抵抗92は、第2のスイッチ素子4のゲート電流の放電量を制限し、第2のスイッチ素子4のゲート・ソース間電圧Vgsの立下りのスイッチスピードを調整する。
The
以上のように構成されたスイッチ素子駆動装置1eによれば、温度上昇により、サーミスタ90の抵抗値が増加するため、第2のスイッチ素子4のゲート電流の充電量が常温時より小さくなり、第2のスイッチ素子4のゲート・ソース間電圧Vgsの立上りのスイッチスピードが遅くなる。つまり、第2のスイッチ素子4のドレイン・ソース間の通電が開始される閾値電圧にゲート・ソース間電圧Vgsが到達するまでの時間が遅くなる(ドレイン・ソース間の通電開始が遅れる)。従って、図7に示す実施の形態と出力信号が同等となり、同じ効果を得ることができる。
According to the switch element driving device 1e configured as described above, the resistance value of the
なお、前記実施の形態では、第4及び第5のトランジスタ32、33のエミッタと、第2のスイッチ素子4のゲートとの間にサーミスタ90を接続したが、第2のスイッチ素子4のONのスイッチングスピードを遅くする方法は、第4のトランジスタ32のベースまたはコレクタに、サーミスタ90を接続することにより、第2のスイッチ素子4のゲート電流の充電量を温度上昇と共に減らすことが可能であり、必ずしもサーミスタ90を第2のスイッチ素子4のゲートに接続しなくてもよい。
In the above embodiment, the
また、前記実施の形態1〜3では、第2の信号入力端子7からの制御信号のONタイミングよりも、第2のスイッチ素子駆動手段5a〜5dが出力する駆動信号のONタイムミングが、環境温度の上昇と共に遅延が大きくなるように第2のスイッチ素子4のONとOFFの駆動信号を出力する場合について説明したが、この考え方を第1のスイッチ素子駆動手段3a〜3cに適用してもよい。 Further, in the first to third embodiments, the ON timing of the drive signal output from the second switch element driving means 5a to 5d is less than the ON timing of the control signal from the second signal input terminal 7. The case where the ON / OFF drive signal of the second switch element 4 is output so as to increase the delay as the temperature rises has been described. However, even if this concept is applied to the first switch element driving means 3a to 3c. Good.
また、前記の考え方を、第1のスイッチ素子駆動手段3a〜3cと、第2のスイッチ素子駆動手段5a〜5dの両者に適用してもよい。
つまり、環境温度の上昇時に、第1のスイッチ素子駆動手段3a〜3cの出力信号のOFFに対し、第2のスイッチ素子駆動手段5a〜5dの出力信号のONを遅延させることにより、第1のスイッチ素子2のON区間に対し、第2のスイッチ素子4のON区間を遅延させてアーム短絡を防止する。あるいは、環境温度の上昇時に、第1のスイッチ素子駆動手段3a〜3cの出力信号OFFのスイッチングスピードに対し、第2のスイッチ素子駆動手段5a〜5dの出力信号ONのスイッチングスピードを遅らせることにより、第1のスイッチ素子2のON区間に対し、第2のスイッチ素子4のON区間を遅延させ、アーム短絡を防止する。
The above concept may be applied to both the first switch element driving means 3a to 3c and the second switch element driving means 5a to 5d.
That is, when the environmental temperature rises, the output signals of the second switch
加えて、環境温度の上昇時に、第2のスイッチ素子駆動手段5a〜5dの出力信号のOFFに対し、第1のスイッチ素子駆動手段3a〜3cの出力信号のONを遅延させることにより、第2のスイッチ素子4のON区間に対し、第1のスイッチ素子2のON区間を遅延させ、アーム短絡を防止する。あるいは、環境温度の上昇時に、第2のスイッチ素子駆動手段5a〜5dの出力信号のOFFスイッチングスピードに対し、第1のスイッチ素子駆動手段3a〜3cの出力信号のONスイッチングスピードを遅らせ、第2のスイッチ素子4のON区間に対し、第1のスイッチ素子2のON区間を遅延させ、アーム短絡を防止するように構成してもよい。
In addition, when the environmental temperature rises, the output signals of the first switch element driving means 3a to 3c are delayed with respect to the OFF of the output signals of the second switch element driving means 5a to 5d. The ON section of the
また、前記各実施の形態において、第1の信号入力端子6、及び第2の信号入力端子7へ入力される信号は、マイコンやロジック回路などを組み合わせることで実現できる。
In each of the above embodiments, the signals input to the first
また、前記各実施の形態において、スイッチ素子として、MOSFETを例に挙げて説明したが、IGBTなどのスイッチング素子でも制御が行え、必ずしもMOSFETに限るものではない。 In each of the above-described embodiments, the MOSFET is described as an example of the switching element. However, the switching element such as an IGBT can also be controlled, and the switching element is not necessarily limited to the MOSFET.
さらに、前記実施の形態2、3において、環境温度によって抵抗値が異なる抵抗としてサーミスタを例に挙げて説明したが、温度係数が異なる抵抗を用いることで環境温度の上昇により抵抗値の差ができるため、必ずしもサーミスタに限るものではない。 Further, in the second and third embodiments, the thermistor has been described as an example of a resistor whose resistance value varies depending on the environmental temperature, but by using a resistor having a different temperature coefficient, a resistance value difference can be caused by an increase in the environmental temperature. Therefore, it is not necessarily limited to the thermistor.
以上、この発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。 As described above, the present invention can be freely combined with each other within the scope of the invention, and each embodiment can be appropriately modified and omitted.
1a、1b、1c、1d、1e スイッチ素子駆動装置、2 第1のスイッチ素子、3a、3b、3c、 第1のスイッチ素子駆動手段、4 第2のスイッチ素子、5a、5b、5c、5d 第2のスイッチ素子駆動手段、6 第1の信号入力端子、7 第2の信号入力端子、8 スイッチング装置、9 リアクトル、10 電源、11 接続部、12 第3のスイッチ素子、13、14、16、18、19、20、23、24 抵抗、15、28 駆動電源、17a、17b 第4のスイッチ素子、21 第1のトランジスタ、22 第2のトランジスタ、25 第5のスイッチ素子、26、27、29、31、34、35、50、51、52 抵抗、30 第3のトランジスタ、32 第4のトランジスタ、33 第5のトランジスタ、60 第6のトランジスタ、61、62、63、65、66、67、69、70 抵抗、64 第7のトランジスタ、68 第8のトランジスタ、71、82、90 サーミスタ、80 第6のスイッチ素子、81、83、92 抵抗、91 ダイオード。
1a, 1b, 1c, 1d, 1e switch element driving device, 2 first switch element, 3a, 3b, 3c, first switch element driving means, 4 second switch element, 5a, 5b, 5c,
Claims (4)
前記第1のスイッチ素子の制御信号が入力される第1の制御信号入力端子と、
前記第2のスイッチ素子の制御信号が入力される第2の制御信号入力端子と、
前記第1の制御信号入力端子から前記制御信号を受け、前記第1のスイッチ素子に対してONとOFFの駆動信号を出力する第1のスイッチ素子駆動手段と、
前記第2の制御信号入力端子から前記制御信号を受け、前記第2のスイッチ素子に対してONとOFFの駆動信号を出力する第2のスイッチ素子駆動手段と、
を備え、
前記第1及び第2の制御信号入力端子に入力される制御信号は、前記第1のスイッチ素子と前記第2のスイッチ素子を同時にONしないように制御する制御信号であり、
前記第1のスイッチ素子駆動手段は、前記第2のスイッチ素子のOFFのスピードに対し、前記第1のスイッチ素子のONのスピードを環境温度の上昇と共に遅延させる駆動信号を出力することを特徴とするスイッチ素子駆動装置。 In the switching element driving device that performs synchronous rectification control of the first and second switching elements of the switching apparatus including the first and second switching elements connected in series,
A first control signal input terminal to which a control signal of the first switch element is input;
A second control signal input terminal to which a control signal of the second switch element is input;
First switch element driving means for receiving the control signal from the first control signal input terminal and outputting ON and OFF drive signals to the first switch element;
Second switch element driving means for receiving the control signal from the second control signal input terminal and outputting ON and OFF drive signals to the second switch element;
With
The control signal input to the first and second control signal input terminals is a control signal for controlling the first switch element and the second switch element so as not to be turned ON at the same time.
The first switch element driving means outputs a drive signal that delays the ON speed of the first switch element with an increase in environmental temperature with respect to the OFF speed of the second switch element. Switch element driving device.
前記第1のスイッチ素子の制御信号が入力される第1の制御信号入力端子と、
前記第2のスイッチ素子の制御信号が入力される第2の制御信号入力端子と、
前記第1の制御信号入力端子から前記制御信号を受け、前記第1のスイッチ素子に対してONとOFFの駆動信号を出力する第1のスイッチ素子駆動手段と、
前記第2の制御信号入力端子から前記制御信号を受け、前記第2のスイッチ素子に対してONとOFFの駆動信号を出力する第2のスイッチ素子駆動手段と、
を備え、
前記第1及び第2の制御信号入力端子に入力される制御信号は、前記第1のスイッチ素子と前記第2のスイッチ素子を同時にONしないように制御する制御信号であり、
前記第2のスイッチ素子駆動手段は、前記第1のスイッチ素子のOFFのスピードに対し、前記第2のスイッチ素子のONのスピードを環境温度の上昇と共に遅延させる駆動信号を出力することを特徴とするスイッチ素子駆動装置。 In the switching element driving device that performs synchronous rectification control of the first and second switching elements of the switching apparatus including the first and second switching elements connected in series,
A first control signal input terminal to which a control signal of the first switch element is input;
A second control signal input terminal to which a control signal of the second switch element is input;
First switch element driving means for receiving the control signal from the first control signal input terminal and outputting ON and OFF drive signals to the first switch element;
Second switch element driving means for receiving the control signal from the second control signal input terminal and outputting ON and OFF drive signals to the second switch element;
With
The control signal input to the first and second control signal input terminals is a control signal for controlling the first switch element and the second switch element so as not to be turned ON at the same time.
The second switch element driving means outputs a drive signal that delays the ON speed of the second switch element with an increase in environmental temperature with respect to the OFF speed of the first switch element. Switch element driving device.
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